谷歌在量子计算领域取得重大突破
近期，谷歌宣布了一项在量子计算领域的重大进展，引起了全球科技社区的广泛关注。他们新开发的量子AI芯片仅用5分钟就解决了传统计算机需要一万亿亿年（即一个古戈尔年）才能解决的问题，这一惊人的速度差异足以令人震惊。
量子计算面临挑战与突破
尽管量子计算听起来先进且令人印象深刻，但它长期以来一直面临着不稳定的难题。微小粒子并不遵循日常物体的规则，并且即使是最先进的芯片也可能因为其脆弱状态下的轻微干扰而失败。几十年来，研究人员一直在尝试利用这种不稳定性的优势进行计算，但由于错误积累过快且难以纠正，这一努力受到了阻碍。
量子纠错技术
量子纠错技术提供了一种可能的解决方案，但也带来了复杂性。它要求在多个量子位（qubit）之间传输信息，理论上简单但在实践中成为了一个复杂的挑战。如果涉及过多的量子位，就很难将错误率保持在一个关键阈值以下。直到最近，还没有人能够证明特定设计用于扩展的纠错码可以将错误率降低到一个临界点之下。谷歌的新量子芯片架构改变了这一局面。
“Willow”芯片的惊人表现
Google量子AI实验室创始人Hartmut Neven描述了“Willow”芯片的性能为“令人惊叹”。他补充道，其高速计算结果“验证了量子计算发生在许多平行宇宙中的想法。” Neven还引用了牛津大学物理学家David Deutsch的理论，该理论表明成功开发出量子计算机可能支持量子力学的“多世界解释”和多重宇宙的存在。Deutsch自1970年代以来一直是量子计算领域的先驱。
“Willow”的技术突破
持续性能与实时纠错
- 运行测试仅几轮次可能无法全面揭示系统稳定性。“Willow”新芯片通过将其性能推至一百万周期，克服了这一问题。
- 该设备能够在其他系统通常会崩溃的时间尺度内保持其表现低于阈值。长时间维持高精度的实时解码绝非易事。
- “Willow”的团队安排操作以实现即时校正应用。这种方法确保芯片能够保持稳定。
突破传统瓶颈
与传统超级计算机使用数十亿个微型开关并以已知方式处理复杂任务不同，量子计算机利用无法简化为经典捷径的现象。“Willow”证明了量子位可以共同工作，防止错误失控。这表明量子芯片有望超越传统系统所能处理的计算。
未来展望
谷歌计划利用能够通过严格可靠性测试的硬件来证明量子计算将不再局限于玩具问题。随着代码距离增加而没有牺牲纠错能力，“Willow”的成功可能为工业界提供令人信服的证据，即量子硬件会进化成可靠的工具。一旦错误校正成为常规操作，目标是使机器运行至完成任务而不完全消除错误。
全球协作推动量子误差校正
Google Quantum AI和其他全球团队的努力并不孤立。量子纠错领域吸引了许多致力于找到实际设备路径的研究人员的关注。“Willow”现在证明了在正确的芯片架构和纠错方案下跨越阈值的可能性，这将整个领域的未来机器构建更接近于解决有用的问题。
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